造成鋼樁海水飛濺帶的腐蝕,可以說是由于鹽分多潤濕時間長,這基本上與大氣腐蝕類似。合金元素的效果即使和耐候鋼的場合多少有些不同,借助于合金元素銹層的保護性也要比碳素鋼好得多,因而作為耐蝕鋼在實用上的意義沒有任何疑問。
海(hai)水飛(fei)濺帶的(de)(de)腐蝕試驗(yan)(yan),如果(guo)使用大尺寸鋼(gang)(gang)樁或者(zhe)模擬鋼(gang)(gang)樁的(de)(de)試驗(yan)(yan)材,實施(shi)比(bi)較困難。雖然也有在碼頭或浮標等上安裝小(xiao)型(xing)試片(pian)(pian)的(de)(de)方法(fa),可是在同(tong)樣條件下(xia)能夠安裝的(de)(de)試片(pian)(pian)數受到限制。因此,在海(hai)水飛(fei)濺帶直接獲得(de)合金元素效果(guo)的(de)(de)數據(ju)不多。輔助的(de)(de)試驗(yan)(yan)方法(fa)之一就(jiu)是在離海(hai)岸很近的(de)(de)地方進(jin)行大氣暴曬試驗(yan)(yan)。U.S.Steel公司在開發USS MARINER 鋼(gang)(gang)時,我想就(jiu)是通(tong)過在Kure Beach 23.84 m(80ft-lot)的(de)(de)小(xiao)型(xing)試片(pian)(pian)大氣暴曬試驗(yan)(yan)大致固定化學成分(fen)系(xi)之后(hou),在海(hai)洋中試驗(yan)(yan)長尺材進(jin)行確認的(de)(de)。
前者能夠試驗(yan)多(duo)數的(de)試驗(yan)材(cai),可以系統地獲得合金元素的(de)效果,但是(shi)腐(fu)蝕環境和海水(shui)飛濺帶不完(wan)全一樣;而(er)后者在環境條(tiao)件上沒有問題,可是(shi)無論在經(jing)濟上、場所上,試驗(yan)材(cai)的(de)數量或(huo)種(zhong)類都受到限(xian)制,只能成(cheng)為驗(yan)證(zheng)的(de)試驗(yan)。
耐蝕鋼海水飛(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)的(de)(de)耐蝕性在日本(ben)也進行(xing)了(le)(le)各種研(yan)究(jiu)(jiu)。例如,高村等在碼頭的(de)(de)不同高度(du)的(de)(de)位(wei)置(zhi)上設置(zhi)了(le)(le)水平支持架,研(yan)究(jiu)(jiu)了(le)(le)大(da)氣(qi)、上部(bu)(bu)飛(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)、下(xia)部(bu)(bu)飛(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)、潮差(cha)帶(dai)時(shi)鋼中(zhong)合金元(yuan)素的(de)(de)效果。結(jie)果證明,下(xia)部(bu)(bu)飛(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)和潮差(cha)帶(dai)時(shi)鋼中(zhong)合金元(yuan)素的(de)(de)效果類似(si),錳(meng)和磷(lin)有效,Cu、Si、Cr稍(shao)微有害,但是,鋼中(zhong)合金元(yuan)素對下(xia)部(bu)(bu)飛(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)的(de)(de)影響(xiang)大(da)。
關于(yu)這樣(yang)的(de)(de)飛濺(jian)帶(dai)(dai)(dai)和(he)潮(chao)(chao)差帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)小(xiao)(xiao)型(xing)(xing)試(shi)(shi)(shi)驗材(cai)腐(fu)(fu)蝕(shi)行為(wei)的(de)(de)類(lei)似性,在歷史(shi)上已經(jing)發(fa)現過(guo)。如前(qian)所(suo)述(shu)(3.1.1節),Humble(1949年(nian))發(fa)表(biao)了長(chang)(chang)尺(chi)(chi)(chi)材(cai)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)大小(xiao)(xiao)由于(yu)高度不同(tong)(tong)有很大差異,海水飛濺(jian)帶(dai)(dai)(dai)最大,潮(chao)(chao)差帶(dai)(dai)(dai)最小(xiao)(xiao),然而(er)同(tong)(tong)時(shi)把小(xiao)(xiao)型(xing)(xing)試(shi)(shi)(shi)驗材(cai)放置在各部位進行試(shi)(shi)(shi)驗,把這些試(shi)(shi)(shi)片(pian)用導線(xian)連(lian)接起(qi)來(lai)時(shi)和(he)長(chang)(chang)尺(chi)(chi)(chi)材(cai)有同(tong)(tong)樣(yang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)分布。相(xiang)反絕緣后分別獨立放置時(shi),潮(chao)(chao)差帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)和(he)飛濺(jian)帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)同(tong)(tong)樣(yang),而(er)且非常(chang)大。其理由是長(chang)(chang)尺(chi)(chi)(chi)材(cai)的(de)(de)潮(chao)(chao)差帶(dai)(dai)(dai)或者用導線(xian)和(he)全(quan)浸(jin)帶(dai)(dai)(dai)連(lian)接起(qi)來(lai)的(de)(de)潮(chao)(chao)差帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)小(xiao)(xiao)型(xing)(xing)試(shi)(shi)(shi)片(pian),通(tong)過(guo)海水全(quan)浸(jin)帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)鋼產(chan)生(sheng)了電(dian)池防蝕(shi)作用。Larrabee和(he)La Quel 用長(chang)(chang)尺(chi)(chi)(chi)材(cai)或小(xiao)(xiao)型(xing)(xing)試(shi)(shi)(shi)驗材(cai)也獲得了同(tong)(tong)樣(yang)的(de)(de)結(jie)果。但(dan)是,與Humble不同(tong)(tong),他們沒(mei)有確認在全(quan)浸(jin)帶(dai)(dai)(dai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)促進效果。
根據上述獨立的(de)(de)小型試驗材在飛濺帶和潮差帶的(de)(de)腐蝕大(da)小的(de)(de)類(lei)似(si)(si)性(xing)、環境的(de)(de)類(lei)似(si)(si)性(xing)來(lai)考慮,高村等(deng)所發現的(de)(de)在這兩個部(bu)位(wei)的(de)(de)合(he)金(jin)元素(su)效果類(lei)似(si)(si)是可以(yi)充分(fen)理(li)解的(de)(de)。
已(yi)經敘述過添(tian)(tian)加 Cu-Ni-P、Cu-Cr-P、Cu-Cr、Cu-Cr-Al等對提(ti)高鋼在(zai)飛濺(jian)帶處的(de)耐(nai)蝕性是有效(xiao)的(de)。有關(guan)各類耐(nai)海水鋼正(zheng)在(zai)實用(yong)化以及(ji)Ni、Cr不利作用(yong)的(de)數(shu)據,在(zai)這里不再重(zhong)復。另外(wai),有人(ren)認為(wei)添(tian)(tian)加W、Mo、Ti等也(ye)有效(xiao)果。關(guan)于它們的(de)作用(yong)機(ji)理也(ye)有令人(ren)感(gan)興趣的(de)觀點。
首先,高村等給出了銹中磁鐵礦的微細化與耐蝕性關系的數據,在用來進行干濕交替試驗的人工海水中,如果加入10-2M/L的CrO2-4、PO3-4或者Mo2-4時,發現在碳素鋼上生成的銹中磁鐵礦微細化,腐蝕也隨著微細化的進行定量地減少。接著,岡田等在模擬海水飛濺帶的實驗室試驗中發現,在生成的低合金鋼銹層中W和Mo分別以WO2-4、MoO2-4形式存在,因而認為它們作為FeWO4等不溶性鹽進行沉淀,抑制了陽極反應。
在(zai)(zai)教科書(shu)中已有(you)說明:在(zai)(zai)連續的(de)(de)(de)裸露鋼樁(zhuang)上(shang)形成(cheng)了把(ba)(ba)潮差(cha)(cha)帶(dai)(dai)作(zuo)(zuo)為(wei)陰(yin)極(ji)(ji),把(ba)(ba)海面(mian)稍(shao)微(wei)向下的(de)(de)(de)部(bu)分作(zuo)(zuo)為(wei)陽極(ji)(ji)的(de)(de)(de)通(tong)氣(qi)差(cha)(cha)電(dian)(dian)池,造成(cheng)在(zai)(zai)潮差(cha)(cha)帶(dai)(dai)抑制(zhi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi),在(zai)(zai)全浸(jin)帶(dai)(dai)促進腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。因為(wei)單獨存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)小型(xing)試(shi)(shi)片不(bu)發生(sheng)這(zhe)種(zhong)情況,所(suo)(suo)以(yi)(yi)產生(sheng)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)與飛濺帶(dai)(dai)相同(tong)。雖(sui)然(ran)作(zuo)(zuo)為(wei)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)傾(qing)向來說這(zhe)種(zhong)解(jie)釋沒有(you)錯誤,對本節內(nei)容(rong)(rong)沒有(you)任何妨礙,可是因為(wei)擔心對通(tong)氣(qi)差(cha)(cha)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)說明有(you)問題,所(suo)(suo)以(yi)(yi)想(xiang)預先(xian)敘(xu)述(shu)對該問題的(de)(de)(de)疑(yi)問。問題是為(wei)什么陽極(ji)(ji)被限定在(zai)(zai)從海面(mian)稍(shao)微(wei)向下的(de)(de)(de)部(bu)分?因為(wei)海水的(de)(de)(de)電(dian)(dian)導率(lv)高(gao),所(suo)(suo)以(yi)(yi)陽極(ji)(ji)電(dian)(dian)流應該擴展到鋼樁(zhuang)的(de)(de)(de)全浸(jin)帶(dai)(dai)。上(shang)述(shu)作(zuo)(zuo)為(wei)通(tong)氣(qi)差(cha)(cha)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)學說顯(xian)然(ran)是根據Evens等作(zuo)(zuo)為(wei)通(tong)氣(qi)差(cha)(cha)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)例子,于1930年所(suo)(suo)進行(xing)的(de)(de)(de)燒杯(bei)試(shi)(shi)驗(yan)中與水面(mian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)相同(tong)的(de)(de)(de)考慮方法。然(ran)而Evans等的(de)(de)(de)實驗(yan)中試(shi)(shi)片小,從水面(mian)稍(shao)微(wei)同(tong)下的(de)(de)(de)部(bu)位以(yi)(yi)下的(de)(de)(de)金屬(shu)表面(mian)面(mian)積(ji)很(hen)小,試(shi)(shi)片全體已經成(cheng)為(wei)陽極(ji)(ji),沒有(you)局部(bu)集中的(de)(de)(de)理(li)由。再(zai)者,Exvans等的(de)(de)(de)燒杯(bei)實驗(yan)中的(de)(de)(de)陰(yin)極(ji)(ji)是完全不(bu)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)區域,作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)(dian)極(ji)(ji)起(qi)作(zuo)(zuo)用雖(sui)然(ran)不(bu)是不(bu)可理(li)解(jie)的(de)(de)(de),可是具有(you)銹層(ceng)的(de)(de)(de)潮差(cha)(cha)帶(dai)(dai)也能有(you)同(tong)樣的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用嗎?因為(wei)銹的(de)(de)(de)還(huan)原是非常容(rong)(rong)易(yi)產生(sheng)的(de)(de)(de)。

